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          열피로 균열에 대한 위상배열 초음파 탐상 검사 정확도 및 유용성 평가

          안형근,황웅기,김재성,박익근 한국비파괴검사학회 2019 한국비파괴검사학회지 Vol.39 No.4

          Thermal fatigue cracking is one of the flaws that can occur in nuclear power plant components and cause problems in maintaining the integrity of nuclear power plants. Therefore, to prevent such problems, nondestructive testing of nuclear power plant components is being performed. Radiographic testing and ultrasonic testing are the primary applied as the inspection methods for components. However, radiographic testing is decreasing in proportion because of radiation exposure and nuclear safety regulations. Alternatively, the proportion of ultrasonic testing is increasing. In particular, phased array ultrasonic testing is applied, replacing a wide range of tests, such as radiographic testing. In this study, the accuracy and usefulness of phased array ultrasonic depth sizing of weldment cracks and artificial flaws are investigated through the evaluation of the average error and RMS error values. 열피로 균열은 원자력 발전소 주요기기에서 발생될 수 있는 결함 중 하나로, 균열 발생 시 원전의 건전성 유지에 문제를 야기할 수 있다. 이에 따라, 이러한 문제가 발생되지 않도록 원전에서는 주요기기에 대해 비파괴 검사를 수행하고 있다. 주로 적용되는 검사 방법으로는 방사선투과 검사와 초음파탐상 검사가 있으나, 최근 방사선투과 검사는 방사선 피폭에 의한 사건·사고와 원자력 안전 규제에 따라 활용 비중이 줄어들고 있으며, 대안으로 초음파 검사의 비중이 높아지고 있다. 특히, 방사선투과 검사와 같이 넓은 범위의 검사가 가능한 위상배열 초음파 탐상 검사가 대두되고 있다. 본 논문에서는 STS 304 배관에 인공결함을 제작한 시험편과 동종 용접한 배관에 열피로 균열을 제작하여, 위상배열 초음파 탐상 깊이 측정 결과의 Average error와 RMS error를 평가하여 정확도와 유용성을 검토하고자 한다.

        • KCI등재

          증기발생기 전열관 외면 축균열 건전성 평가를 위한 비파괴검사 크기 측정 평가

          주경문(Kyung-Mun Joo), 홍준희(Jun-Hee Hong) 한국비파괴검사학회 2015 한국비파괴검사학회지 Vol.35 No.1

          최근 국내 증기발생기 Alloy 600HTMA 전열관의 관 지지판 부위 외면 축균열 결함의 생성이 지속적으로 증가하고 있다. 이로 인하여 증기발생기가 설계수명 이전에 조기 교체되었으며 또는 교체 예정이다. 전열관 외면 축균열은 건전성 관리에 가장 위협이 되는 요소이므로 정밀한 건전성 평가가 요구된다. 와전류 검사(ECT, eddy currunt testing)는 주기적으로 수행되어 지며 이 결과는 건전성 평가 입력 자료로 활용된다. ECT 검사시스템의 신뢰성은 검사기술과 평가자 기량에 의존하며, NDE 시스템 성능을 보여주는 지수는 열화 탐지와 크기 측정 오차이다. 본 연구에서는 국내 평가자 성능이 반영된 크기 측정 오차와 그리고 최적의 균열 크기 측정 방법을 제시하였다. 실험은 국내 각기 다른 5개 회사에서 10명의 평가자가 참여한 다자간 비교시험의 결과를 사용하여 이루어졌다. 실험 결과 분석은 파괴검사 결과값과 비파괴검사로 측정된 값의 상관관계를 회귀분석을 통하여 이루어졌다. Recently, the initiation of outside diameter stress corrosion cracking (ODSCC) at the tube support plate region of domestic steam generators (SG) with Alloy600 HTMA tubes has been increasing. As a result, SGs with Alloy600 HTMA tubes must be replaced early or are scheduled to be replaced prior to their designed lifetime. ODSCC is one of the biggest threats to the integrity of SG tubes. Therefore, the accurate evaluation of tube integrity to determine ODSCC is needed. Eddy current testing (ECT) is conducted periodically, and its results could be input as parameters for evaluating the integrity of SG tubes. The reliability of an ECT inspection system depends on the performance of the inspection technique and abilty of the analyst. The detection probability and ECT sizing error of degradation are considered to be the performance indices of a nondestructive evaluation (NDE) system. This paper introduces an optimized evaluation method for ECT, as well as the sizing error, including the analyst performance. This study was based on the results of a round robin program in which 10 inspection analysts from 5 different companies participated. The analysis of ECT sizing results was performed using a linear regression model relating the true defect size data to the measured ECT size data.

        • KCI등재

          증기발생기 전열관 외면 축균열 건전성 평가를 위한 비파괴검사 크기 측정 평가

          주경문,홍준희,Joo,,Kyung-Mun,Hong,,Jun-Hee 한국비파괴검사학회 2015 한국비파괴검사학회지 Vol.15 No.1

          최근 국내 증기발생기 Alloy 600HTMA 전열관의 관 지지판 부위 외면 축균열 결함의 생성이 지속적으로 증가하고 있다. 이로 인하여 증기발생기가 설계수명 이전에 조기 교체되었으며 또는 교체 예정이다. 전열관 외면 축균열은 건전성 관리에 가장 위협이 되는 요소이므로 정밀한 건전성 평가가 요구된다. 와전류검사(ECT, eddy currunt testing)는 주기적으로 수행되어 지며 이 결과는 건전성 평가 입력 자료로 활용된다. ECT 검사시스템의 신뢰성은 검사기술과 평가자 기량에 의존하며, NDE 시스템 성능을 보여주는 지수는 열화탐지와 크기 측정 오차이다. 본 연구에서는 국내 평가자 성능이 반영된 크기 측정 오차와 그리고 최적의 균열 크기 측정 방법을 제시하였다. 실험은 국내 각기 다른 5개 회사에서 10명의 평가자가 참여한 다자간 비교시험의 결과를 사용하여 이루어졌다. 실험 결과 분석은 파괴검사 결과값과 비파괴검사로 측정된 값의 상관관계를 회귀분석을 통하여 이루어졌다. Recently, the initiation of outside diameter stress corrosion cracking (ODSCC) at the tube support plate region of domestic steam generators (SG) with Alloy600 HTMA tubes has been increasing. As a result, SGs with Alloy600 HTMA tubes must be replaced early or are scheduled to be replaced prior to their designed lifetime. ODSCC is one of the biggest threats to the integrity of SG tubes. Therefore, the accurate evaluation of tube integrity to determine ODSCC is needed. Eddy current testing (ECT) is conducted periodically, and its results could be input as parameters for evaluating the integrity of SG tubes. The reliability of an ECT inspection system depends on the performance of the inspection technique and abilty of the analyst. The detection probability and ECT sizing error of degradation are considered to be the performance indices of a nondestructive evaluation (NDE) system. This paper introduces an optimized evaluation method for ECT, as well as the sizing error, including the analyst performance. This study was based on the results of a round robin program in which 10 inspection analysts from 5 different companies participated. The analysis of ECT sizing results was performed using a linear regression model relating the true defect size data to the measured ECT size data.

        • KCI등재

          원자력발전 고방사선구역 소구경 노즐에 대한 자동화검사 기술

          류승우(Sung Woo Ryu), 윤기봉(Kee Bong Yoon), 전규민(Gyu Min Jeon), 성운학(Un Hak Seong) 한국비파괴검사학회 2016 한국비파괴검사학회지 Vol.36 No.6

          원자력발전소의 노후화에 따른 이종금속용접부에서 결함 발생 사례가 지속적으로 보고되고 있으며, 국내에서도 원자력발전소 가동연수 증가에 따라 이종금속부에 결함 발생도 점점 증가할 것으로 판단된다. 국내에서는 증기발생기 배수 노즐 이종금속용접부, 원자로냉각재계통(RCS) 고온관 시료 채취 노즐에서 결함사례가 보고되었고, 원자력발전소의 인력 접근이 제한적인 고방사선구역 내 소구경 노즐의 이종금속용접부에 대한 검사 시 인력 투입을 최소화 하는 신뢰성 있는 자동화 비파괴검사 가능 기술 및 시스템 개발 필요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 원자력발전소의 소구경 노즐 결함 검출을 위해 1) beam simulation을 통한 최적 검사 탐촉자 설계, 2) 소구경 이종용접부 검사용 multi-directions UT 최적 검사기술, 3) 원격제어 automatic inspection system을 개발하였으며, 표준결함시편을 이용하여 개발된 기술 및 시스템의 결함 검출능을 검증하였다. 개발된 최적기술과 시스템은 실제 발전소에서 발생된 결함 (RCS 고온관 시료 채취 노즐)에 대한 검사에 적용하여 결함을 검출함으로써 개발 검사 기술 및 시스템의 적합성이 검증되었다. 개발된 기술은 원전의 다양한 소구경 건전성 평가에 활용함으로써 원자력발전 안전성 확보에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. Defects in dissimilar metal welds are reported to be on the increase during the operating lifespan and aging of nuclear power plants. In Korea, reported cases of defects due to dissimilar metal welds include the drain nozzle of a steam generator and RCS hot tube sampling nozzles. Therefore, there is an urgent need to develop a reliable automated nondestructive inspection technique and a system for the inspection of dissimilar metal welds of small diameter nozzles in a high radiation area of a nuclear power plant. In this study, to ensure effective defect inspection of small diameter nozzles (RCS high-temperature tube sampling nozzle) of a nuclear power plant, three different methods were developed. These include: (1) optimum inspection probe design by beam simulation, (2) multi-directions UT optimum inspection technique for the inspection of small diameters of different welded parts, and (3) remote control automatic inspection system. The developed technique and systems have been verified to be suitable for use in the inspection of defects in smaller diameter nozzles in nuclear power plants.

        • KCI등재

          우주 발사체 구조 요소의 비파괴검사

          공철원(Cheol-Won Kong), 윤종훈(Jong-Hoon Youn), 박재성(Jae-Sung Park), 은세원(Se-Won Eun), 장영순(Young-Soon Jang), 이영무(Yeong-Moo Yi) 한국비파괴검사학회 2009 한국비파괴검사학회지 Vol.29 No.4

          우주 발사체는 매우 높은 신뢰도의 경량구조가 필요하다. 비파괴검사 방법 등을 이용한 구조 건전성 관리가 중요하다. 본 논문에서는 우주발사체의 제작 및 검사에 실제 사용되었던 비파괴검사 사례 중 일부를 정리하였다. 겸사 방법으로는 초음파, X-ray, tapping, 음향방출 등이 사용되었고, 하드웨어로는 페이로드 페어링, 고압탱크, 체결부 및 접합부 등을 대상으로 하였다. 페이로드 페어링에서는 샌드위치 미접착 검사의 정량적 기준을 제시하였고, 고압탱크는 내압 인증시험시 내압증가에 따른 음향방출 데이터를 정리하였다. 샌드위치 체결부에서는 음향방출 신호의 주파수 변화에 따른 파손모드를 분석하였고, 이종재료 접합 구조에서는 미접착부 초음파검사를 위한 표준시편을 제시하였다. 이러한 분석 및 기록은 발사체 시스템을 구성하여 어떠한 상황이 발생하여도 신속하게 판단할 수 있는 근거가 될 수 있으며 발사체 시스템의 신뢰도를 높여주는 역할을 한다. Space launch vehicles require highly reliable, lightweight structures. It is thus important to monitor the structural health of these components with nondestructive inspections. In this paper, we studied an example of a nondestructive inspection that was partially applied to the manufacture and inspection of a launch vehicle. Ultrasonic tests, X-rays, tapping, and acoustic emissions comprised the inspection method. A payload fairing, high pressure tank, fastener part, and bonding part were used as hardware to be inspected. We proposed a quantitative standard for debonding inspection of the payload fairing and acoustic emission data for the proof test of the high pressure tank. We analyzed the fracture mode of the sandwich fastener part according to frequency changes. We also proposed a standard specimen for ultrasonic inspection of bonds of different materials. The present analyses and results provide data for evaluation of the launch operation sequence to ensure launch vehicles afford high reliability.

        • KCI등재

          스테인리스강 용접부 검사를 위한 분할형 Flexible PAUT 탐촉자의 적용성 검증

          임성진(Seong-Jin Lim), 송건흠(Geon-Heum Song), 박익근(Ik-Keun Park), 박태성(Tae-Sung Park) 한국비파괴검사학회 2020 한국비파괴검사학회지 Vol.40 No.2

          발전소 튜브 및 파이프 형상은 주변 설비와 사용 환경에 의해 다양한 구조로 형성되어 있다. 용접부의 여러 형상 중에서 분기관은 현재까지 비파괴검사에서 주어진 공간적, 환경적인 원인으로 인해 비파괴검사의 적용이 어려워 재료의 건전성을 확인하는 측면에서 검사한계점을 가지고 있다. 특히, 용접부의 재질이 일반 페라이트 재료에서는 초음파의 입사에 대응하는 최소 접근만으로도 검사 가능한 부재가 일부 존재하지만 오스테나이트 조직의 결정입계로 형성되어 있는 스테인리스 재질의 분기관의 경우에는 두께 방향의 전체 용접부를 체적검사하기에는 어려움 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고자 Flexible PAUT 송신/수신용 32CH 탐촉자를 설계/제작하였다. 이 탐촉자는 다양한 곡률을 가진 용접부의 분기관 형태의 검사 대상체에 대하여 단일 탐촉자에서 송, 수신이 가능하도록 개발되었으며 탐촉자의 성능 및 검사대상체에 대한 유용성을 검증하고자 곡률이 형성된 스테인리스 재질의 배관 용접부 시험편을 제작하였고 여기에 대표적인 제작결함 및 인공적인 불연속 지시를 통한 성능 검증을 수행하였다. 이러한 검증을 통해 곡률을 가지는 검사 대상체에 개발된 Flexible PAUT 탐촉자의 타당성 및 유용성을 검증하고자 하였다. In power plants, tube and pipe shapes of various forms are used depending on the surrounding equipment and environment. The different shaped fittings currently employed in weld zones, have limitations when nondestructive tests (NDTs) are conducted to determine material integrity; these limitations are due to their poor NDT applicability arising from spatial and environmental problems. In particular, when the weld zone is formed of a general ferrite material, some members can only be tested by the minimum approach corresponding to the incidence of ultrasonic waves. However, for stainless steel fittings containing austenitic grain boundaries, it is difficult to perform a volumetric test on the entire weld zone in the thickness direction. In this study, a 32-channel probe for flexible phased array ultrasonic testing (PAUT) transmission/reception was designed and fabricated to address this problem. This probe was developed to transmit and receive in a single probe for test objects as fittings in a of weld zone with various curvatures. To investigate the probe performance and the test object usefulness, a stainless-steel pipe weld zone specimen with curvature was fabricated. The performance was evaluated by examining typical natural defects and artificial indications of discontinuity. In this study, we attempted to verify the validity and the usefulness of the flexible PAUT probe developed for a test object with curvature.

        • KCI등재

          원전 증기발생기 전열관 와전류검사용 보빈코일의 권선 수 변화에 대한 전기적 특성 연구

          남민우(Minwoo Nam), 김철기(Cheolgi Kim) 한국비파괴검사학회 2012 한국비파괴검사학회지 Vol.32 No.1

          국내 원자력발전소 증기발생기 전열관의 건전성을 평가하기 위해서 수행되는 와전류검사의 탐촉자는 주로 두가지 종류가 사용한다. 첫 번째 와전류탐촉자는 마모와 같은 체적성 결함을 검사하기 위해 사용되는 보빈탐촉자이다. 두 번째 와전류탐촉자는 균열과 같은 비체적성 결함을 검사하기 위한 회전형 탐촉자이다. 와전류탐촉자는 검사 계통의 핵심적인 부분으로서 특정 절차서에 따라 평가가 이루어질 때 대상 시험체의 합부를 결정하는 자료를 제공하게 된다. 또한, 수집된 와전류신호의 품질은 사용되는 탐촉자의 설계특성, 기하학적 형태, 운전주파수에 따라 결정되고, 검사 결과에 미치는 영향이 크기 때문에 와전류검사 탐촉자의 선정은 특히 중요하다. 본 연구에서는 차동형 보빈탐촉자의 코일 권선 수의 변화가 탐촉자의 전기적 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 이 결과를 이용하여 원전 증기발생기 전열관 와전류검사 보빈탐촉자를 설계하였다. 연구 결과 코일 권선 수의 변화는 전열관 형상 및 재질에 따른 검사주파수 선정에 크게 영향이 미침을 알 수 있다. 따라서 본 연구 결과를 통하여 원전 증기발생기 전열관 와전류검사 보빈탐촉자의 설계시 더욱 정밀한 코일 권선 수 설정에 토대를 구축하였다. Two kinds of eddy current probes are mainly used to perform the steam generator tube integrity assesment in NPPs. The first one is the bobbin probe using for inspection of volumetric defect like a fretting wear. The second one is the rotating probe using for inspection of non-volumetric defect like a crack. The eddy current probe is one of the essential components which consist of the whole eddy current examination system, and provides a decisive data for the tube integrity in accordance with acceptance criteria described in specific procedures. The design of ECT probe is especially important to improve examination results because the quality of acquired ECT data is depended on the probe design characteristics, such as coil geometry, electrical properties, operation frequency. In this study, it is analyzed that the coil winding number of differential bobbin probe affects the electrical properties of the probe. Eddy current bobbin probes for the steam generator tubes in NPPs are designed and fabricated according to the results. Experiment shows that the change in coil winding number has much effects on the optimum inspection frequency determined by the tube geometry and material. Therefore, the coil winding number in bobbin probe is very important in the probe design. In this study, a basis of the coil winding number for the eddy current bobbin probe design for steam generator tubes in NPPs is established.

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